一种提升高速开关电磁阀响应速度的PWM控制方法技术

本发明专利技术公开一种提升高速开关电磁阀响应速度的PWM控制方法，其特征在于：在高速开关电磁阀作为开关功能使用时，设置高速开关电磁阀的开关控制过程为三个阶段，包括：第一阶段：高速开关电磁阀处于开启状态至全开状态；第二阶段：高速开关电磁阀处于全开状态；第三阶段：高速开关电磁阀处于全开状态至关闭状态；并在不同阶段设置不同的PWM控制信号的频率和占空比。本发明专利技术可有效减小高速开关电磁阀的开启时延和关闭时延，提高高速开关电磁阀的响应速度，减小高速开关电磁阀维持阶段的电流，降低高速开关电磁阀的功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高速开关电磁阀的驱动方法，具体地说是一种提升高速开关电磁阀响应速度的PWM控制方法。
技术介绍
高速开关电磁阀的基本工作原理是基于外部输入脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM)控制信号控制阀内的电磁铁产生或消除电磁吸力，以带动阀芯进行往返运动的同时，使得阀口处于开或关状态，从而实现了阀口处液流的通断控制。高速开关电磁阀的最重要特性是其切换阀口开关状态的高速响应能力，高速开关电磁阀的开启时间和关闭时间是反映其开关响应速度的重要指标，高速开关电磁阀的开启时间包括启动滞后时间和开启运动时间，关闭时间包括关闭滞后时间和关闭运动时间。由于高速开关电磁阀中的线圈在通电后存在线圈电感，阻止开启阶段的电流上升和关闭阶段的电流下降过程，而高速开关电磁阀结构的参数主要包括线圈电阻、线圈匝数、弹簧刚度、初始工作气隙、阀芯质量、阀芯最大行程，对这些结构参数的适当调整可以适当缩短开启时间，但相应的关闭时间也延长，而且，对高速开关电磁阀的总开启时间效果改善甚微，还需要对高速开关电磁阀的设计参数进行修改，因此，实用性不强。因而，提升高速开关电磁阀的响应速度，最简捷有效的方法是从高速开关电磁阀的PWM控制信号参数考虑，通过改变PWM控制信号的参数来提升高速开关电磁阀的响应速度。PWM控制信号参数包括电压、频率和占空比；相关研究表明，增大PWM控制信号的电压，虽然可以缩短总开启时间，却也较大幅度地延长了总关闭时间，而对于PWM控制信号的频率和占空比对高速开关阀响应速度的影响，目前相关研究很少。
技术实现思路
本专利技术为避免上述现有技术所存在的不足之处，提出一种提升高速开关电磁阀响应速度的PWM控制方法，以期能有效缩短高速开关电磁阀的开启时延和关闭时延，提高高速开关电磁阀的响应速度，减小高速开关电磁阀维持阶段的电流，从而降低高速开关电磁阀的功耗。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种提升高速开关电磁阀响应速度的PWM控制方法的特点是：在所述高速开关电磁阀作为开关功能使用时，设置所述高速开关电磁阀的开关控制过程为三个阶段，包括：第一阶段：所述高速开关电磁阀处于开启状态至全开状态；第二阶段：所述高速开关电磁阀处于全开状态；第三阶段：所述高速开关电磁阀处于全开状态至关闭状态；在所述第一阶段时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为开启频率fH，同时，设置所述高速开关电磁阀的占空比为开启占空比λH；在所述第二阶段时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为维持频率fM；同时，设置所述高速开关电磁阀的占空比为维持占空比λM；在所述第三阶段时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为关闭频率fL，同时，设置所述高速开关电磁阀的占空比为关闭占空比λL。本专利技术所述PWM控制方法的特点也在于：所述开启频率fH为0HZ，所述开启占空比λH为100％；所述维持频率fM为所述高速开关电磁阀在正常工作频率范围内的最大频率值，所述维持占空比λM是通过压力增减试验方法确定其取值范围；所述关闭频率fL为0HZ，所述关闭占空比λL为0。所述压力增减试验方法是按如下步骤进行：步骤1、将所述高速开关电磁阀接入电磁阀液压试验台系统，在所述高速开关电磁阀处于全开状态时，设置所述PWM控制信号的频率为所述维持频率fM，设置所述PWM控制信号的占空比为所述开启占空比λH；步骤2、逐步减小所述PWM控制信号的占空比，并记录所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力变化情况，当所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力开始减小时，标记压力开始减小时刻所对应的PWM控制信号的占空比为λX1，并停止减小操作；步骤3、逐步增大所述PWM控制信号的占空比，并记录所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力变化情况，当所述高速开关电磁阀所控制的电磁阀液压试验台系统的压力维持不变时，标记压力开始维持时刻所对应的PWM控制信号的占空比为λX2，并停止增大操作；步骤4、设定所述维持占空比λM的取值范围为(λX1,λX2]。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1、本专利技术通过调整PWM控制信号参数中的频率和占空比来提升高速开关电磁阀的开启阶段的响应速度，在高速开关电磁阀的第一阶段，PWM控制信号采用开启频率和开启占空比，产生了大电流以保证高速开关电磁阀快速打开，减小了高速开关电磁阀的开启时延，且不增大高速开关电磁阀的关闭时延。2、本专利技术通过调整PWM控制信号参数中的频率和占空比来提升高速开关电磁阀的关闭阶段的响应速度并降低全开阶段的功耗，在高速开关电磁阀的第二阶段，PWM控制信号采用维持频率以降低维持电流、维持电磁力的波动幅度以及维持占空比，减小了高速开关电磁阀的关闭时延；采用维持占空比，产生了小电流以维持高速开关电磁阀的完全打开状态，降低了高速开关电磁阀的功耗和关闭时延。3、本专利技术通过调整PWM控制信号参数中的频率和占空比来提升高速开关电磁阀的关闭阶段的响应速度，在高速开关电磁阀的第三阶段，PWM控制信号采用关闭频率和关闭占空比，切断了电流输出以保证高速开关电磁阀快速关闭，减小了高速开关电磁阀的关闭时延。4、本专利技术通过调整PWM控制信号的参数实现了对高速开关电磁阀响应速度的提高和功耗的降低，无需改变高速开关电磁阀的结构设计参数，可操作性强，且适合不同类型和参数的高速开关电磁阀，适用范围广。5、本专利技术通过调整PWM控制信号参数中的频率和占空比来提升高速开关电磁阀的响应速度，是提升高速开关电磁阀响应速度的最简捷有效方法，有效避免了通过提高电压来实现提高速开关电磁阀的响应速度，降低了高速开关电磁阀的硬件驱动电路成本，使驱动电路的功耗更低，适用于不同电压标准的系统，适应性更强。附图说明图1为本专利技术PWM控制信号图；图2为用于本专利技术的电磁阀测试试验系统结构图；图3为用于本专利技术的确定维持占空比λM取值范围的压力增减试验过程图。图中标号：1液压泵；2PWM信号发生器；3电磁阀接口；4压力传感器；5计算机。具体实施方式本实施例中，一种提升高速开关电磁阀响应速度的控制方法，在高速开关电磁阀的开启阶段，采用频率为开启频率，占空比为开启占比的PWM控制信号快速打开高速开关电磁阀，减小了高速开关电磁阀的开启时延；在高速开关电磁阀的完全打开阶段，采用频率为维持频率，占空比为维持占比的PWM控制信号维持高速开关电磁阀的完全打开状态，降低了高速开关电磁阀的维持本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升高速开关电磁阀响应速度的PWM控制方法，其特征在于：在所述高速开关电磁阀作为开关功能使用时，设置所述高速开关电磁阀的开关控制过程为三个阶段，包括：第一阶段：所述高速开关电磁阀处于开启状态至全开状态；第二阶段：所述高速开关电磁阀处于全开状态；第三阶段：所述高速开关电磁阀处于全开状态至关闭状态；在所述第一阶段时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为开启频率fH，同时，设置所述高速开关电磁阀的占空比为开启占空比λH；在所述第二阶段时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为维持频率fM；同时，设置所述高速开关电磁阀的占空比为维持占空比λM；在所述第三阶段时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为关闭频率fL，同时，设置所述高速开关电磁阀的占空比为关闭占空比λL。

【技术特征摘要】
1.一种提升高速开关电磁阀响应速度的PWM控制方法，其特征在于：在所述高速开
关电磁阀作为开关功能使用时，设置所述高速开关电磁阀的开关控制过程为三个阶段，包括：
第一阶段：所述高速开关电磁阀处于开启状态至全开状态；
第二阶段：所述高速开关电磁阀处于全开状态；
第三阶段：所述高速开关电磁阀处于全开状态至关闭状态；
在所述第一阶段时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为开启频率fH，
同时，设置所述高速开关电磁阀的占空比为开启占空比λH；
在所述第二阶段时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为维持频率fM；
同时，设置所述高速开关电磁阀的占空比为维持占空比λM；
在所述第三阶段时，设置所述高速开关电磁阀的PWM控制信号的频率为关闭频率fL，
同时，设置所述高速开关电磁阀的占空比为关闭占空比λL。
2.根据权利要求1所述PWM控制方法，其特征在于：
所述开启频率fH为0HZ，所述开启占空比λH为100％；
所述维持频率fM为所述高速开关电磁阀在正常工作频率范围内的最大频率值，所述维
持占空比λM是通过压力增减试验方法确定其取值范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏光，施信信，吴恵，涂波涛，谢海，杜克，滑杨莹，郭东云，汪韶杰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34